RU2084893C1

RU2084893C1 - Device for microscopic investigations of frozen biological objects

Info

Publication number: RU2084893C1
Application number: RU93047244A
Authority: RU
Inventors: В.В. Анненков; А.П. Антонов; Е.Г. Иванов; Ю.А. Попов; А.А. Хохлов; А.М. Хохлов; А.А. Швяков
Original assignee: Научно-производственное объединение биологического приборостроения РАН
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: cryobiology, biology and cattle-breeding. SUBSTANCE: device includes air-tight chamber which upper and lower bases have holes intended for illuminator and microscope correspondingly, heat exchanger with branch pipes to feed and discharge cooling agent and slide made from material with high thermal conductivity. It also has cover and bottom. Air-tight chamber is made fast to preparation carrier of microscope and is mounted for movement over upper surface of microscope table. Surfaces of upper and lower bases of air-tight chamber and surfaces of bottom and cover are flat with finishing treatment to degree of optical contact. Cover and bottom are made from transparent material, optical glasses are put on illuminator and objective lens of microscope for vertical movement along axis of microscope and are spring-loaded. Branch pipe of flexible material for insertion of tools is installed in cover. EFFECT: improved handling convenience. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области аппаратуры для криобиологии и может применяться в биологии, животноводстве для микробиологических исследований при замораживании биообъектов с целью создания криобанка. The invention relates to the field of equipment for cryobiology and can be used in biology, animal husbandry for microbiological studies when freezing biological objects in order to create a cryobank.

Известно устройство, в котором теплообменная камера выполнена автономно от микроскопа (см. а.с. N 1278775). Устройство позволяет производить необходимые наблюдения, однако оно очень сложно в эксплуатации, т.к. для размещения объекта в камере его надо разбирать. Кроме того, возможны искажения изображения в связи с запотеванием оптики объектива и осветителя. Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для микроскопических исследований объектов (см. а.с. N 1016641). В нем исключается возможность запотевания оптики, т.к. объектив микроскопа и осветитель отделены от внешней среды крышкой и днищем камеры из эластичного гофрированного материала, однако для размещения биообъекта также требуется проведение ряда трудоемких операций. Кроме того, практически нет места в крышке и в корпусе для введения иглы, предназначенной для инициации образования кристалликов льда при замораживании, и нет возможности из-за гофрированной непрозрачной крышки вести визуальное наблюдение невооруженным глазом, например, за подводом иглы для инициации начала кристаллизации в заданную зону и за другими операциями. A device is known in which the heat exchange chamber is made autonomously from a microscope (see as.with. N 1278775). The device allows you to make the necessary observations, but it is very difficult to operate, because To place an object in the camera, it must be disassembled. In addition, image distortion due to fogging of the lens and illuminator optics is possible. Closest to the claimed solution is a device for microscopic examination of objects (see.with. N 1016641). It eliminates the possibility of fogging of the optics, as the microscope objective and illuminator are separated from the external environment by a lid and the bottom of the chamber made of elastic corrugated material, however, a number of laborious operations are also required to accommodate the biological object. In addition, there is practically no space in the lid and in the case for introducing a needle designed to initiate the formation of ice crystals during freezing, and it is not possible, due to the corrugated opaque cover, to conduct visual observation with the naked eye, for example, over the supply of the needle to initiate the start of crystallization at a given zone and for other operations.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей. The objective of the invention is the expansion of functionality.

Решение этой задачи достигается тем, что устройство для микроскопических исследований при замораживании биообъектов содержит герметичную камеру, в верхнем и нижнем основании которой выполнены отверстия для осветителя и инвертированного микроскопа соответственно, теплообменник с патрубками для подвода и отвода хладагента и предметное стекло из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, дополнительно содержит крышку и днище, а герметичная камера жестко закреплена на препаратоводителе инвертированного микроскопа и имеет возможность перемещения по верхней поверхности столика инвертированного микроскопа, причем поверхности верхнего и нижнего основания герметичной камеры, а также контактирующие с ними поверхности крышки и днища выполнены плоскими с обработкой до степени оптического контакта, крышка и днище выполнены из прозрачного материала, содержат оптические стекла и установлены соответственно на осветителе и объективе инвертированного микроскопа с возможностью вертикального перемещения вдоль оси микроскопа и подпружинены, а в крышке установлен патрубок из гибкого материалы для ввода дополнительного инструмента. Таким образом, расширение функциональных возможностей состоит в возможности сведения микропипетки для инициализации образования кристалликов льда, в визуальном наблюдении невооруженным глазом за подводом иглы в заданную зону и другими операциями, в возможности перемещения камеры по двум направлениям. The solution to this problem is achieved by the fact that the device for microscopic studies when freezing biological objects contains a sealed chamber, in the upper and lower base of which holes are made for an illuminator and an inverted microscope, respectively, a heat exchanger with nozzles for supplying and removing refrigerant and a glass slide made of a material with a high coefficient of thermal conductivity , additionally contains a lid and a bottom, and a sealed chamber is rigidly mounted on the preparation of the inverted microscope and has the ability to move along the upper surface of the stage of the inverted microscope, the surfaces of the upper and lower bases of the sealed chamber, as well as the surfaces of the lid and bottom in contact with them, are made flat with processing to the degree of optical contact, the lid and bottom are made of transparent material, contain optical glasses and are installed accordingly on the illuminator and lens of an inverted microscope with the possibility of vertical movement along the axis of the microscope and are spring-loaded, and in the lid mounted tubes made of flexible materials for introducing an additional tool. Thus, the expansion of functionality consists in the possibility of reducing the micropipette to initiate the formation of ice crystals, in the visual observation with the naked eye of the needle in the specified area and other operations, in the possibility of moving the camera in two directions.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для микроскопических исследований при замораживании биообъектов. In FIG. 1 shows the design of a device for microscopic studies when freezing biological objects.

Устройство состоит из герметичной камеры 1, крышки 2, днища 3, инвертированного микроскопа с осветителем 4, столиком 5, объективом 6. The device consists of a sealed chamber 1, cover 2, bottom 3, inverted microscope with illuminator 4, stage 5, lens 6.

Герметичная камера 1, выполненная из листового фторопласта, чистота поверхностей которого обеспечивает герметичность внутренней полости камеры, содержит верхнее 7 и нижнее 8 основания. Эти основания, скрепленные винтами 9, образуют теплообменник для прохождения охлажденного газообразного азота. В верхнем основании 7 и нижнем основании 8 выполнены световые отверстия 11 и 12 для осветителя и объектива микроскопа соответственно. The sealed chamber 1, made of fluoroplastic sheet, the purity of the surfaces of which ensures the tightness of the inner cavity of the chamber, contains an upper 7 and lower 8 base. These bases, fastened with screws 9, form a heat exchanger for the passage of cooled gaseous nitrogen. In the upper base 7 and lower base 8, light holes 11 and 12 are made for the illuminator and microscope objective, respectively.

В верхнем основании 7 жестко установлены патрубки 13 и 14 для ввода и вывода охлажденного газообразного азота, лейкосапфировое предметное стекло 15, имеющее высокий коэффициент теплопроводности, с напыленными нагревателем и датчиком температуры, фиксируемым поворотными прижимами 16. В нижнем основании 8 установлена пластина 17 из оптического стекла. In the upper base 7, nozzles 13 and 14 are fixed for the input and output of cooled gaseous nitrogen, a leucosapphire glass slide 15 having a high thermal conductivity coefficient, with a sprayed heater and a temperature sensor fixed by rotary clamps 16. An optical glass plate 17 is installed in the lower base 8 .

Герметичная камера 1 имеет возможность перемещения по верхней поверхности столика 5 по двум направлениям в горизонтальной плоскости с помощью препаратоводителя микроскопа, с подвижной частью которого она жестко скреплена, а поверхность герметичной камеры 1 уплотнена снизу днищем 3, установленным на объективе 6, подпружиненного пружиной 18, а сверху крышкой 2, установленной во втулке 19 осветителя 4, подпружиненной пружиной 20. Крышка 2 содержит пластину 21 из оптического стекла для теплоизоляции рабочего пространства герметичной камеры 1, втулку 22 и патрубок 23, гофрированный из силиконовой резины для ввода и герметизации дополнительного микроинструмента. Крышка и днище выполнены из прозрачного материала, например, оргстекла. The sealed chamber 1 has the ability to move along the upper surface of the table 5 in two directions in the horizontal plane with the help of the microscope master, with the movable part of which it is rigidly fastened, and the surface of the sealed chamber 1 is sealed from below by a bottom 3 mounted on the lens 6, spring loaded 18, and top cover 2 installed in the sleeve 19 of the illuminator 4, a spring-loaded spring 20. The cover 2 contains a plate 21 of optical glass for thermal insulation of the working space of the sealed chamber 1, the sleeve ku 22 and pipe 23, corrugated from silicone rubber for input and sealing of an additional micro-tool. The lid and bottom are made of transparent material, for example, plexiglass.

Устройство работает следующим образом. Герметичная камера 1 устанавливается на столик 5 и крепится винтами препаратоводителя микроскопа, при этом днище 3 надевается на объектив 6 и подпружинивается пружиной 18. На лейкосапфировое предметное стекло 15 помещается объектив, затем герметичная камера 1 поджимается крышкой 2 с пружиной 20, при помощи опускания осветителя 4 осуществляется поджим и герметизация камеры 1. Через гофрированный патрубок 23 и втулку 22 вводится при помощи 3- координатного микроманипулятора держатель микроинструмента с микропипеткой для создания центра кристаллизации в нужном месте. Через трубку 13 подается охлажденный газообразный азот, предварительно взятый из баллона с сжатым газом и пропущенный через змеевик сосуда Дьюара с жидким азотом (на чертеже не показаны) в теплообменник 10. Вывод отработанного азота осуществляется через трубку 14, либо в атмосферу, либо может быть использован для предварительного охлаждения газообразного азота, выходящего из баллона. Визуальное наблюдение производят инвертированным микроскопом через объектив 6 за расположением объекта за кристаллизацией объекта, за нагревом объекта. Нагреватель и датчик температуры, напыленные на лейкосапфирном теплообменнике 15, предназначены для поддержания заданной температуры. The device operates as follows. The sealed chamber 1 is mounted on the table 5 and fastened with the screws of the microscope master, while the bottom 3 is mounted on the lens 6 and spring loaded with a spring 18. A lens is placed on the leucosapphire slide 15, then the sealed chamber 1 is pressed by the cover 2 with the spring 20, by lowering the illuminator 4 the chamber is pressed and sealed 1. Through the corrugated pipe 23 and the sleeve 22, a micro-tool holder with a micropipette is inserted using a 3-coordinate micromanipulator to create a crystal center tion in the right place. Cooled nitrogen gas is supplied through a tube 13, previously taken from a compressed gas cylinder and passed through a Dewar vessel coil with liquid nitrogen (not shown in the drawing) to a heat exchanger 10. Exhaust nitrogen is discharged through a tube 14 or into the atmosphere, or can be used for pre-cooling gaseous nitrogen leaving the cylinder. Visual observation is performed by an inverted microscope through the lens 6 for the location of the object for crystallization of the object, for heating the object. The heater and the temperature sensor sprayed on the leucosapphire heat exchanger 15 are designed to maintain a predetermined temperature.

Claims

A device for microscopic studies when freezing biological objects, containing a sealed chamber, in the upper and lower base of which holes are made for an illuminator and an inverted microscope, respectively, a heat exchanger with nozzles for supplying and removing refrigerant and a glass slide made of a material with a high coefficient of thermal conductivity, characterized in that it additionally contains a lid and a bottom, and a sealed chamber is rigidly mounted on the preparation of the inverted microscope with the possibility of changing on the upper surface of the inverted microscope stage, and the surfaces of the upper and lower bases of the sealed chamber, as well as the surfaces of the lid and bottom in contact with them, are made flat with processing to the degree of optical contact, the lid and bottom are made of transparent material, contain optical glasses and are mounted respectively on illuminator and lens of an inverted microscope with the possibility of vertical movement along the axis of the microscope and are spring-loaded, and a nozzle made of flexible material for input of an additional tool.